Электронный научный журнал
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,813

ВЛИЯНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ УПРАЖНЕНИЙ НА ИОННОТРАНСПОРТНУЮ ФУНКЦИЮ МЕМБРАН ЭРИТРОЦИТОВ У ДЕТЕЙ СИБИРИ С ПЕРИНАТАЛЬНЫМ ПОРАЖЕНИЕМ ЦНС

Колодяжная Т.А. 1 Зайцева О.И. 1
1 ФГБНУ ФИЦ КНЦ СО РАН Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный исследовательский центр «Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук» «Научно-исследовательский институт медицинских проблем Севера»
С целью обоснования научного подхода к профилактике психосоматической патологии у детей школьного возраста был проведен курс физических упражнений по методу Войта у детей раннего возраста с перинатальным поражением ЦНС в течение 30 дней. В динамике определялись клинические проявления (состояние неврологических синдромов) и физико-химические свойства мембран эритроцитов. Установлено, что проведенный курс реабилитационных мероприятий способствовал последовательному восстановлению функций периферической и центральной нервной системы ребенка. Позитивные изменения в клиническом течении заболевания были обусловлены значительным ростом кальций-связывающей способности эритроцитарных мембран и повышением уровня содержания структурированной воды. Корреляционным анализом выявлена активация ее функций, заключающихся в нормализации водно-транспортного обмена и поступления в клетки растворенного в воде кислорода.
реабилитация по методу в. войта
дети с перинатальным поражением цнс
эритроцитарные мембраны
ионнотранспортная функция
структурированная вода.
1. Болдырев А.А. Биомембранология: учеб. Пособие [Текст] / А.А. Болдырев, Е.И Кяйвяряйнен, В.А. Илюха. ─ Петрозаводск: Изд-во Кар НЦ РАН, 2006. ─ 226 с.
2. Владимиров Ю.А. Кальциевые насосы живой клетки [Текст] / Ю.А. Владимиров // Соровский образовательный журнал. ─ 1998.─ № 3. ─ С. 20–27.
3. Добрецов Г.Е. Флуоресцентные зонды в исследовании клеток, мембран и липопротеидов [Текст] / Г.Е. Добрецов. – М.: Наука, 1989. – 227 с.
4. Зинченко В.П., Долгачева Л.П. Электронная версия учебного пособия «Внутриклеточная сигнализация» / Эл изд. Аналитическая микроскопия / Под ред. проф. А.Ю. Буданцева. Адм. сервер http://cap.p.sn.ru: Р.В. Гуркин. – 2003. – 84 с.
5. Иванов И.И., Локтюшкин А.В., Гуськова Р.А., Васильев Н.С., Федоров Г.Е., Рубин А.Б. // ДАН. ─ 2007. ─ Т. 414. – № 5.─ С. 697–700.
6. Кобякова Г.Ф., Морозова Л.Х., Салахов И.Э., Новиков Ю.О. // Мануальная терапия. – 2016. – № 2. – С. 21–29.
7. Колодяжная Т.А. Адаптационно-приспособительные механизмы мембраносвязанной воды у детей на Севере [Текст] / Т.А. Колодяжная, О.И. Зайцева // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. ─ 2014. ─ № 5-1. ─ С. 54–57.
8. Крыницкая А.Ю., Суханов П.П., Седельников Ю.Е. Влияние КВЧ-излучения низкой интенсивности на структурно-динамическое состояние модельных биомембран [электронный ресурс] // Журнал радиоэлектроники. – 2011.– № 4: сайт. ‒ http://jre.cplire.ru/jre/apr11/6/abstract.html (дата обращения 19.04.2011).
9. Овчаренко Е.С. Физическое развитие младших школьников с детским церебральным параличем [Текст] / Е.С Овчаренко, В.В. Фефелова, Т.П. Колоскова // Сибирский медицинский Журнал (Иркутск). − 2014.− Т. 126. – № 3. − С. 82–84.
10. Терещенко В.П. Влияние лазерного излучения на некоторые параметры структуры мембран эритроцитов у детей с перинатальными поражениями ЦНС [Текст] / В.П.Терещенко, Н.В. Яворская, Т.А. Колодяжная // Лазерная медицина. − 2005.− Т. 9. – № 2.− С. 24–26.
11. Эверт Л.С., Катушенко О.Г., Маслова М.Ю., Паничева Е.С., Зайцева О.И., Лыткин В.А., Боброва Е.И. // Сибирский медицинский журнал. – Иркутск. − 2009. −Т. 91. – № 8. − С. 119–121.
12. Якубова Р.Р. Способ оценки дестабилизации мембран эритроцитов [Текст] / Р.Р. Якубова, А.В. Мурин // Лаб. Дело. − 1990. − № 5. − С. 26-29.

Проблема перинатальной патологии нервной системы в настоящее время является чрезвычайно актуальной и изучение ее не вызывает сомнений. Причиной внутриутробного поражения центральной нервной системы (ЦНС) ребенка является снижение обеспеченности кислородом нервных тканей в процессе вынашивания ребенка и при его рождении [6].

Состояние гипоксии является первичным звеном в дестабилизационно-деструктивных процессах, наблюдаемых в биомембранах, способствующих нарушению энергообеспеченности клетки, и как результат этого накопления ионов кальция в нейрональной клетке, что приводит к снижению внеклеточных ионов кальция и к нарушению функций в передаче нервных импульсов [1, 4]. У таких детей в ранние периоды развития данная патология проявляется в виде нарушения двигательной функции. Лечение, проведенное на ранних этапах, способствует как полному (при легкой степени поражений), так и частичному восстановлению функций головного мозга (при более тяжелых формах поражения ЦНС). При этом в поздние периоды развития ребенка могут наблюдаться отдаленные последствия в виде сниженной адаптации к школе. У таких детей имеются трудности в обучении, так как они не способны сосредоточиться на изучаемом предмете (синдромом дефицита внимания), они гиперактивны. Кроме того, эти дети обладают низким иммунитетом [9, 10, 11]. На ранних стадиях развития ребенка при выраженных патологических проявлениях проводится медикаментозное лечение, но оно требует дальнейших реабилитационных мероприятий. Одним из таких действенных методов является Войта-терапия, основоположником которой является чешский врач Вацлав Войта. Эффективность применения данного метода была отмечена в различном возрасте, но наилучшие результаты достигались в период новорожденности и первых лет жизни, когда пластичность центральной нервной системы и ее способность изменяться в ответ на внешнее воздействие максимальна [6]. При применении данного метода отмечалось не только восстановление двигательных функций ребенка, но и его психоневрологического состояния. Следует отметить, что оценка результатов реабилитационных мероприятий по методу Войта производилась по состоянию неврологического статуса [6]. Клеточно-молекулярные изменения после проведения курса восстановительной терапии не были исследованы. Изучения восстановительных возможностей организма ребенка в рамках клетки, выход за которые отражается на психосоматическом здоровье ребенка, определяет социальную значимость данного исследования. Цель исследования: выявить клеточно-молекулярные изменения эритроцитарных мембран у детей с перинатальными нарушениями центральной нервной системы после проведения реабилитационных мероприятий по методу Войта.

Материал и методы

Обследовано 16 детей г. Красноярска в возрасте от 7 дней до 3-х лет жизни с верифицированным диагнозом – церебральная ишемия, до и после проведения восстановительного комплекса специально разработанных упражнений с одновременным воздействием на рефлекторные зоны (по методу Войта) в течение 30 дней. Анализировались следующие неврологические синдромы: мышечный тонус, коммуникабельность, голосовые реакции, безусловные рефлексы, цепные симметричные рефлексы, сенсомоторное поведение, черепно-мозговые нервы. Оценка неврологического статуса производилась по балльной системе (от 1 до 3-х). Одновременно с этим были исследованы физико-химические свойства эритроцитарных мембран (ЭМ) спектрофлуоресцентным методом. При этом применяли следующие зонды: пирен, 1-анилино-нафталин-8 сульфонат (АНС), 4-диметиламинохалкона (ДМХ), хлортетрациклин гидрохлорид (ХТЦ). Данные измерения производились на спектрофлуориметре MPF–4 марки «Хитачи» (Япония). Определялись: степень собственной флуресценции триптофановых групп белков (длина волны экстинкции 284 нм, эмиссии − 334 нм) [3]; кальций-связывающая способность (КСС) ЭМ c применением зонда хлортетрациклина гидрохлорид (ХТЦ) (длина волны экстинкции − 380 нм, эмиссии − 400 нм). Степень текучести жирнокислотных остатков углеводородов мембранных фосфолипидов оценивалась по эксимеризации пирена в 2-х зонах его локализации общего липидного (длина волны экстинкции − 340 нм, эмиссии − 350 нм) и прибелкового (аннулярного) (длина волны экстинкции − 284 нм, эмиссии – 350 нм) [3]. С применением отрицательно заряженного зонда (АНС) была определена степень зарядового смещения общего поверхностного белок липидного слоя мембран (длина волны экстинкции – 360 нм, эмиссии − 400 нм) [3]. Определялась степень насыщенности ЭМ структурированной внутримембранной водой двух компонент свечения ДМХ- длинноволновой (542 нм) и коротковолновой (498 нм) при длине волны возбуждения 427 нм. по коэффициенту (1/фл. ДМХ) [3]. Степень дестабилизации эритроцитарных мембран оценивали по соотношению поляризации (P) и фоновой деполяризации мембраны (dP) (коэффициент оптической лабильности P/dP) по [12].

Математическую обработку полученных результатов проводили с использованием статистического пакета прикладных программ BIOSTAT, ver. 6.0. (StatSoft Inc. США). Все полученные результаты проверялись на нормальность распределения с помощью критерия Колмогорова – Смирнова. Для количественных признаков использовался непараметрический U-критерий Манн – Уитни при сравнении двух несвязанных выборок. Изменения считаются статистически значимыми при уровне значимости р< 0,05. Анализ зависимости признаков проводится с помощью расчета и оценки значимости непараметрического коэффициента корреляции по Спирмену. При значении р< 0,05 регрессионная модель адекватно описывает взаимосвязь признаков. Результаты исследования количественных параметров в группах сравнения представлены в виде медианы Ме, (Min-max).

Результаты исследования

После проведения восстановительных упражнений по методу Войта у детей с перинатальным поражением ЦНС получены позитивные сдвиги, как в клиническом течении исследуемых неврологических синдромов, выражающихся в росте баллов в динамике наблюдения (рисунок), так и на клеточно-молекулярном уровне (таблица).

На представленном рисунке отчетливо видно, что среди всех исследуемых неврологических показателей, оцененных в баллах, наиболее выражены позитивные изменения в показателе синдрома «мышечный тонус» (р=0,0012). Наряду с этим, было отмечено улучшение состояния неврологических синдромов: «сенсомоторное поведение» (р=0,0505), «коммуникабельность» (р=0,0781), «цепные симметричные рефлексы» (р=0,0823).

Физико-химические показатели эритроцитарных мембран до и после применения Войта-терапии у детей с перинатальным поражением ЦНС

Показатели физико-

химических свойств

До воздействия Войта-терапии

После воздействия Войта-терапии

Триптофановые,

группы белков, ед. фл.

23,4 (25,0-30,0)

24,0 (21,0-29,0)

р= 0, 7241

Текучесть билипидного

слоя мембран, (отн. ед.).

0,591 (0,513-0,735)

0,707 (0,627-0,758)

р= 0,101

Текучесть аннулярного

слоя белков (отн. ед.)

0,412 (0,394-0,481)

0,439 (0,417-0,507)

р= 0,2211

Флуоресценция АНС, ед. фл.

30,0 (24,3-38,0)

30,0 (26,0-34,0)

Мембраносвязанная вода, (МСВ) отн. ед. (1/фл. ДМХ) (498 нм)

0,0244 (0,0227-0,0270)

0,0270 (0,0253-0,0294)

P=0,0534

Мембраносвязанная вода, (МСВ) отн. ед. (1/фл. ДМХ) (542 нм)

0,0526 (0,0465-0,0588)

0,0571 (0,0513-0,0606)

р=0,1092

Кальций-связывающая способность эр. м. (ККС) (отн. ед.)

2,00 (1,615-3,667)

3,33 (2,75-5,50)

р= 0,0062

Показатель степени дестабилизации (P/dp) (отн. ед.)

42,206 (34,865-44,108)

37,062 (31,030-44,572)

р= 0,6186

 

Клеточно-молекулярные трансформации в исследуемых ЭМ, после проведения лечения, касались в основном только функциональных характеристик интегральных белков и не затрагивали их количественное содержание (таблица). Установлено значительное повышение показателя кальций-связывающей способности эритроцитарных мембран (КСС) (на 94,0 %) (р=0,001), что характеризует, скорость энергозависимого переноса кальция [2] и свидетельствует о нормализации калий натриевого обмена в мембранах эритроцитов. Обозначена явная тенденция к повышению количественного уровня внутримембранной гидрофобной компоненты структурированной воды (в области углеводородов фосфолипидов (ФЛ) поверхностной зоны ЭМ) (498 нм.) (р=0,0534), и в меньшей степени − гидрофильной компоненты (542 нм.), молекулы которой локализуются в области фосфолипидных «головок» (р=0,1092) [3]. При этом показатель степени флуоресценции триптофанилов, отражающих количественное содержание интегральных транспортных белков в ЭМ [3], не изменялся. Также заметно, но не значимо после проведения курса Войта-терапии у детей в ЭМ была повышена степень текучести углеводородной зоны фосфолипидов (общего липидного бислоя ЭМ). На это указывало повышение коэффициента эксимеризации неполярного зонда пирена, диффундирующего в гидрофобном компартменте клеточной мембраны при длине волны возбуждающего света 340 нм. (р=0,101) (таблица). Тогда, как показатель степени текучести фосфолипидов аннулярного прибелкового слоя (коэффициент эксимеризации зонда пирена, при длине волны возбуждающего света 284 нм), оставался на том же уровне, что и до лечения (таблица). Все вышеперечисленные молекулярные изменения, выявленные после лечения у детей в ЭМ, указывали на активацию функций транспортных белков и начинающихся восстановительных процессах в мембранах. Данный факт подтверждает после применения Войта-терапии, хотя и мало выраженное снижение показателя, характеризующего дестабилизационные процессы в биомемранах [12].

При анализе корреляционных взаимосвязей, установленных в исходный период наблюдения (до лечения), между различными физико-химическими характеристиками ЭМ, было выявлено, что значительное снижение скорости выхода кальция из эритроцитарной клетки во многом связано с понижением насыщенности мембран МСВ (таблица). Об этом свидетельствовала прямая корреляционная взаимосвязь между показателями КСС и гидрофильной компоненты (542 нм) МСВ (r= 0, 5800, p=0,0235). Следует подчеркнуть, что после проведенного курса лечебных упражнений показатель КСС не имел взаимосвязей с насыщением мембран структурированной водой. По всей вероятности воздействие Войта-терапии способствовало изменению молекулярных взаимодействий МСВ в результате перестроении аквасфер вокруг координирующих центров, которые могут быть фосфолипидами и белками [7, 8]. Кроме того, установлены после Войта-терапии прямые взаимосвязи гидрофильной (542 нм.) (r=0,6101, p=0,016) и гидрофобной компонент (498 нм) (r= 0,5463, p=0,0351) МСВ с показателем фл. АНС (зонд АНС отрицательно заряжен и связывается с положительно заряженными компонентами мембран). Данная взаимосвязь указывает на то, что МСВ после проведенного лечения изменилась функционально, став участником образования в поверхностной области ЭМ положительных зарядов. Это, по нашему мнению, может быть связано, как с ее участием в каналообразовании, так и неотъемлемой от этого функции в транспорте воды в эритроцитарные клетки и, следовательно, растворенного в ней кислорода [1, 4, 5].

Учитывая тот факт, что ЭМ отражают свойства всех биологических мембран в организме, мы полагаем, что изменения, выявленные в мембранах эритроцитов, в процессе динамических наблюдений были характерны как для мышечной, так и для нейрональной мембран. В этой связи становится объяснимыми неоднозначные корреляционные взаимосвязи различных неврологических синдромов не только до и после лечения, но и имеющие неодинаковую зависимость от синдрома «мышечный тонус» и физико-химических свойств мембран.

Обнаруженный рост силы скоррелированности неврологического синдрома мышечный тонус в динамике наблюдения до и после воздействии физических упражнений с одновременной активацией рефлекторных зон с синдромами «безусловные рефлексы» (с r=0,631 до r=0,895), «цепные симметричные рефлексы» (с r=0,631 до r=0,855), «сенсомоторное поведение» (с r=0,631 до r=0,962) свидетельствовали о начинающихся процессах восстановления нарушенных нервно-рефлекторных связей.

Вместе с тем, наблюдались признаки восстановления функций высшей нервной деятельности мозга, на что указывала установленная после Войта-терапии взаимосвязь между позитивным изменением состояния синдрома «коммуникабельность», характеризующего связь ребенка с внешней средой, и количественным показателем уровня МСВ (498 нм) (r= 0,5410, p=0,0457) (количества водных каналов). При этом синдром «черепно-мозговые рефлексы» не имел зависимости от насыщенности мембран МСВ (количества водных каналов), тогда как установленная прямая взаимосвязь данного синдрома с показателем фл. АНС (r= 0,680, p=0,007) указывала на наличие такой зависимости, но уже от функциональной активности водообразующих каналов. Данная гипотеза была сделана на основании вышерассмотренной прямой взаимосвязи МСВ 2-х местах ее локализации (гидрофильной и гидрофобной) и показателя фл. АНС. На этом основании мы вправе предположить, что восстановление и развитие функций высшей нервной деятельности связано с каналами, образованными структурированной водой. Наши исследования согласуются с последними открытиями в области квантовой физики. Было обнаружено, что в клетках дендритов и нейронов формируются микроскопические полые цилиндры из нитей белка тубулина, внутри заполненные структурированной водой. По сути, микротрубки в клетке дендритов и нейронов являются «световодом» для фотонов, и передают волны от клетки к клетке без потерь энергии и осуществляют связи как между собой в организме, так и внешней средой.

Заключение

Проведение курса реабилитационных мероприятий по Войту у детей раннего возраста с перинатальным поражением ЦНС способствовало последовательному восстановлению функций периферической и центральной нервной системы ребенка. Позитивные изменения в клиническом течении заболевания были обусловлены значительным ростом кальций-связывающей способности эритроцитарных мембран и повышением уровня содержания водных каналов и активацией их функций, заключающихся в нормализации транспорта воды в клетку и растворенного в ней кислорода. Это явилось не только пусковым моментом в восстановлении нервно-рефлекторных функций организма ребенка, его психофизиологического состояния, но и способствовало дальнейшему развитию в виде формирования новых связей.


Библиографическая ссылка

Колодяжная Т.А., Зайцева О.И. ВЛИЯНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ УПРАЖНЕНИЙ НА ИОННОТРАНСПОРТНУЮ ФУНКЦИЮ МЕМБРАН ЭРИТРОЦИТОВ У ДЕТЕЙ СИБИРИ С ПЕРИНАТАЛЬНЫМ ПОРАЖЕНИЕМ ЦНС // Современные проблемы науки и образования. – 2016. – № 6.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=25825 (дата обращения: 08.04.2020).


Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074